Особенности технологии промышленного культивирования микроорганизмов. Методы культивирования бактерий
advertisement
1 Особенности технологии промышленного культивирования микроорганизмов. Методы культивирования бактерий и вирусов. Непрерывное и периодическое культивирование. Аппаратурное обеспечение. Содержание 2 Введение. 1. Классификация методов культивирования. 2. Технология глубинног способа культивирования микроорганизмов. 3. Периодические и хемостатные системы культивирования микроорганизмов. 4. Особенности биотехнологии культивирования вирусов. 5. Заключение. Литература 1. Васильев Н.Н., Амбросов В.А, Складнева А.А. Моделирование процессов микробиологического синтеза. М.: «Лесная промышленность»,1985. 2. Кантере В.М. Теоретические основы технологии микробиологических производств.- М.: ВО «Агропромиздат», 1990. 3. Тутов И.К., Ситьков В.И. Основы биотехнологии ветеринарных препаратов.- СГСХА, 1997. 4. Талонов К.П. Процессы и аппараты микробиологических производств. -М.: «Легкая и пищевая промышленность», 1981. 5. Федосеев К. Г. Физические основы и аппаратура микробного синтеза биологически активных соединений.- М.: «Медицина», 1987 г. 33 4 Биотехнологический процесс Культура микроорганизмов Питательная среда Аппаратура для культивирования и проведения вспомогательных операций Средства контроля и управления 5 - это создание искусственных условий для обеспечения процессов жизнедеятельности и размножения микроорганизмов 6 Культивирование Периодическое Глубинное Непрерывное Поверхностное Объемно-доливное Аэробное Анаэробное 7 1. Позволяет получить большое количество бактериальной массы за короткое время. 2. Процесс легко управляем. 3. Максимальная технологичность. 8 Этапы технологического процесса глубинного культивирования микроорганизмов 1. Отбор штаммов микроорганизмов. 2. Приготовление посевной микробной культуры. 3. Приготовление и стерилизация питательных сред. 4. Подготовка биореактора к посеву. 5. Выращивание микроорганизмов в биореакторе и контроль над процессом культивирования. Вспомогательные операции: стерилизация оборудования и коммуникаций; приготовление и стерилизация пеногасителей, растворов и др. Штаммы, применяемые в биотехнологии Эталонный штамм - это чистая культура генетически однородных микроорганизмов, изученная и охарактеризованная по морфологическим, биохимическим и культуральным свойствам (паспортизированная). Производственный штамм - это штамм, который используется для промышленного производства биопрепаратов: вакцин, диагностикумов, антибиотиков, ферментов и др. Контрольный штамм – это штамм, который используется для оценки качества вакцинных препаратов на животных. 9 10 Лаборатория Щелковского биокомбината, в которой проводят контроль качества производственных штаммов Деминерализаторы воды для приготовления питательных сред на Щелковском биокомбинате 11 12 Аппарат для приготовления и стерилизации питательных основ Биореакторы. Внешний вид 13 Общий вид биореактора с рабочим объемом 10 литров Общий вид биореактора с рабочим объемом 100 л Общий вид биореактора с рабочим объемом 1000 л 14 Схема биореактора 15 Пульт управления работой биореатора Система управления биореактором, объемом 1000 л Графики культивирования в биореакторе объемом 1000 л 16 Аппаратурное обеспечение работы биореактора Верхняя часть биореактора с системой ввода различных добавок 17 Культивирование продуцента инсулина E.coli 18 Цех глубинного культивирования микроорганизмов 19 КЛАССИФИКАЦИЯ БИОРЕАКТОРОВ (по способу подвода энергии в аппарат) Подвод энергии в газовую фазу Барботажные Барботажноэрлифтные Подвод энергии в жидкую фазу Эжекторные С самовсасывающей мешалкой Колонные Форсуночные Комбинированный подвод энергии С внешним управлением Барботажные с механическим перемешиванием Эрлифтный биореактор с внутренней рециркуляцией 20 Эрлифтный биореактор с внешней системой рециркуляции 21 22 Биореактор с механическим перемешиванием Барботажная колонна 23 24 Биореактор «БИОР–0,25», объемом 250 л 25 Биореактор АК-210 26 Цех глубинного культивирования Щелковского биокомбината. Биореакторы объемом 630 л 27 Конструктивное (коэффициент заполнения биореактора Vпс\Vмах) Химическое (органические масла, жиры, кремний органический, минеральные масла) Механическое Комбинированное Многоступенчатая система культивирования микроорганизмов 28 КЖ 29 Системы культивирования микроорганизмов Закрытая система культивирования - это такая система, когда хотя бы один из компонентов питательной среды или она вся не может ни поступать в систему, ни покидать её. В такой системе скорость роста микроорганизмов должна после ускорения стремиться к нулю из-за гибели микробных клеток вследствие накопления продуктов метаболизма и недостатка питательных веществ. Открытая (хемостатная) система культивирования - это система, когда все питательные компоненты могут поступать в биореактор и удаляться из него в виде продуктов синтеза микроорганизмов (антибиотики, витамины, ферменты биомасса микроорганизмов и т.д.). При этом скорость поступления питательной среды в биореактор и удаление из него продуктов синтеза или биомассы можно регулировать автоматически. 30 31 СИСТЕМЫ НЕПРЕРЫВНОГО КУЛЬТИВИРОВАНИЯ Открытые системы Замкнутые системы Гетерогенные Гомогенные Одноступенчатые Многоступенчатые С 100 %-ной рециркуляцией С механическим отделением биомассы Трубчатые Многоступенчатые Проточные С ростом в промежуточной фазе 32 33 Способы репродукции вирусных частиц 1. СТАЦИОНАРНЫЙ 2. ДИНАМИЧНЫЙ (РОЛЛЕРНЫЙ) 3. СУСПЕНЗИОННЫЙ 34 Роллеры и матрацы (многоразового и одноразового использования) для культивирования вирусов в монослое культур клеток 35 Контроль качества монослоя культур клеток. Подготовка культур клеток для культивирования вирусов Культивирование вирусов в матрацах с использованием термостата 36 37 Подготовка роллеров для культивирования вирусов в монослое клеток Роллерная установка 38 39 Биореактор для суспензионного культивирования культур клеток при производстве противовирусных препаратов Развивающийся куриный эмбрион 40 1. Скорлупа 2. Подскорлуповая оболочка 3. Воздушная камера 4. Аллантоисная полость 5. Желточный мешок 6. Амниотическая полость 7. Хорионаллантоисная оболочка 41 Использование мышей как биологических моделей при производстве противовирусных препаратов Содержание лабораторных животных, зараженных вирусами, при производстве противовирусных биопрепаратов 42 1. Культивирование является основной стадией технологического процесса. 2. При производстве биопрепаратов наиболее широко применятся глубинное культивирование микроорганизмов. 3. Технологический процесс глубинного культивирования является многоэтапным и требует тщательного контроля. 4. При периодическом культивировании развитие микробной культуры происходит в виде последовательных фаз, характер и продолжительность которых зависит от многих параметров. 5. Применение непрерывного культивирования позволяет управлять процессом, а при необходимости вмешиваться в этот процесс. 6. Промышленное культивирование вирусов основывается на использовании культур клеток и куриных эмбрионов.
